JP2008529778A - 消泡剤の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】界面活性剤がリッチであり、高発泡性である媒体で改良された長期的な作用を示すにも関わらず、取扱が容易である消泡剤の製造方法の提供。
【解決手段】(i)(A)〜(F)を混合する第1工程:(A)一般式R(RO)SiO(4−a−b)/2(I)の単位からなる少なくとも1つのポリオルガノシロキサン100部、式中R及びRは請求項1に定義され、a及びbは、それぞれ0,1,2又は3であり、a+bの合計は3以下であり、ただし、一般式(I)の単位全体の0.01%〜0.2%は、bが0以外であり、一般式(I)の残りの単位はbが0である;(B)少なくとも1つのBET表面積が20〜1,000m/gである親水性シリカ、沈降シリカ又はヒュームドシリカ0.1〜100部;(C)実質的に一般式RSiO1/2の単位とSiO4/2の単位とからなるシリコーン樹脂0〜50部;(D)一般式Ra’(RO)b’SiO(4−a’−b’)/2(II)の単位からなるポリオルガノシロキサン0〜200部、式中、R及びRは請求項1に定義され、a’及びb’は、それぞれ0,1,2又は3であり、a’+b’の合計は3以下であり、ただし、一般式(II)の単位全体の0.01%未満、又は0.2%よりも多い場合は、b’が0以外であり、一般式(II)の残りの単位は、b’が0である;必要であれば、(E)アルカリ触媒又は酸性触媒0〜5.0部;必要であれば、(F)ケイ素を含まない有機化合物0〜1,000部、及び(ii)第1工程で調製された混合物の加熱前の粘度の少なくとも50%未満になるまで混合物を50〜250℃で加熱し続ける第2工程を含む親水性シリカを使用する消泡剤の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、親水性シリカを使用する消泡剤(Entschaeumerformulierungen)の製造方法に関する。
所望の構成成分又は不要な構成成分として界面活性化合物を含む多くの液系、特に、水系において、例えば、排水に気体を導入する間、液体を高速で撹拌する間、蒸留、洗浄又は着色を行う間、分注している間等に、気体物質と実質的に密接に接触することにより、発泡して問題が起こる可能性がある。
この発泡は、機械的手段又は消泡剤の添加により制御できる。ここでは、シロキサン系消泡剤が特に適切であることが分かっている。
シロキサンに基づく消泡剤は、ポリジメチルシロキサン中で親水性シリカを加熱することで製造される(例えば、特許文献1)。
同様に、アルコキシ基、又はヒドロキシ基を含むポリシロキサンを使用する消泡剤の製造が知られている。例えば、平均して、ケイ素原子あたりアルコキシ基を1つより多く有するポリシロキサンを使用することに関する(特許文献2)。しかしながら、この高密度の官能基は、発泡媒体中で安定性が低く、一部だけが、急速に正常なレベルに戻るよう作用する。これは、例えば、消泡剤が分注作業中にだけ作用し、作業後に泡の抑制を意図としない場合に望ましい(特許文献3)。しかしながら、ほとんどの用途において不都合となる場合が多い。
特許文献4は、末端ヒドロキシ基を有するポリシロキサンが、他のシロキサンと触媒作用下で反応し分岐状シロキサンを形成する消泡剤の製造方法を開示する。そして、これらの分岐状シロキサンを、2つの末端ヒドロキシ基を有する低分子量ポリシロキサン(例えば、粘度は10〜50mm/s)、及び親水性シリカと一緒に加熱する。得られた消泡剤は、非常に高粘度であり、実用性に欠けている。
同様に、非特許文献1は、親水性シリカと、末端ヒドロキシ基を有するポリジメチルシロキサンとを使用する消泡剤の製造を開示する。分子量が4,000〜18,000g/molのポリシロキサンが、製紙中に生成される黒液中での作用に最適であると言われている。このことは、当業者が容易に算出可能であるように、シロキサン単位の0.8〜4mol%がシラノール基を有するポリジメチルシロキサンが、消泡剤の作用に関して最適であることを意味する。
よって、このように製造される消泡剤の作用が改良に値すると仮定すると、親水性シリカの代わりに前処理された疎水化シリカを使用することを提案することがある。特許文献5は、前処理された疎水化シリカを使用するプロセスでさえ、シリカをポリジメチルシロキサンと一緒に加熱するのが有利であることを開示する。特許文献6に開示されるプロセスにおいて、前処理された疎水性シリカは、乳化段階で加えられる。特許文献7は、所定のメタノール湿潤性に基づいて適切に前処理された疎水性シリカを選択することを開示する。特許文献8は、オレイン酸を加えることにより前処理された疎水性シリカを取り込んで改良することを開示する。
特許文献9は、製造される消泡剤の作用を改良するために、ポリジメチルシロキサン中の親水性シリカを加熱して調製された製剤に、前処理された疎水性シリカを加えることを開示する。特許文献10は、前処理された疎水性シリカが使用されることで、消泡剤と封入剤と有機液体キャリアとの接触角が130°未満となるため、消泡剤分散体の封入及び製造が促進されることを開示する。
前処理された疎水性シリカは高価であるため、これを使用する消泡剤の製造方法は不経済であるという欠点がある。
さらに、先行技術の製造方法により製造された消泡剤は、高発泡、界面活性剤がリッチな系において必ずしも十分に長く継続して作用を示すとは限らず、すなわち、高粘度であるため取扱が困難であり、保存性が不安定であるという欠点がある。
米国特許第3383327A号明細書 独国特許出願公開第2903725号明細書 米国特許第4101443A号明細書 欧州特許第163541B1号明細書 米国特許第3113930A号明細書 英国特許出願公開第1549884A1号明細書 欧州特許第23533B1号明細書 米国特許第4145308A号明細書 独国特許第19504645C1号明細書 米国特許第6656975B1号明細書 Patterson, Robert E. (Colloids Surf.,A;74(1);115−26;1993
従って、本発明の目的は、上記の欠点がなく改良された作用、より詳細には、特に界面活性剤がリッチであり、高発泡性である媒体で改良された長期的な作用を示すにも関わらず、取扱が容易である消泡剤、すなわち、保存中の粘度は大きく変化しないため、高粘度を示さない消泡剤の経済的な製造方法を提供することである。
本発明は、下記(i)及び(ii)を含む親水性シリカを使用する消泡剤の製造方法を提供する。
(i)下記(A)〜(F)を混合する第1工程
(A)一般式(I)で表される単位からなる少なくとも1つのポリオルガノシロキサン100部
Ra(RO)SiO(4‐a‐b)/2 (I)
式中Rは、同一でも異なってもよく、水素、又は置換若しくは非置換の、飽和若しくは不飽和の、炭素数が1〜30の一価の炭化水素基であり、
は、同一でも異なってもよく、水素原子又は置換若しくは非置換の、飽和若しくは不飽和の、一価の炭化水素基であり、炭化水素基中の炭素数は1〜30、好ましくは1〜4であり、
aは、0,1,2又は3、
bは、0,1,2又は3、好ましくは、0又は1、
a+bの合計は3以下であり、
ただし、一般式(I)で表される単位の合計数に対して、一般式(I)の単位全体の0.01%〜0.2%、好ましくは、0.02%〜0.15%、より好ましくは、0.05%〜0.1%の単位においては、bが0以外、好ましくは、1であり、一般式(I)の残りの単位においては、bが0である。
(B)BET表面積が20〜1,000m/g、好ましくは、50〜800m/g、より好ましくは、80〜500m/gである、少なくとも1つの非結質シリカ、親水性シリカ、沈降シリカ又はヒュームドシリカ0.1〜100部、好ましくは1〜15部。
(C)実質的に一般式RSiO1/2及びSiO4/2の単位からなるシリコーン樹脂(Rは上記定義と同様)0〜50部、好ましくは1〜50部。
(D)一般式(II)で表される単位からなるポリオルガノシロキサン0〜200部、好ましくは、1〜200部。
a’(RO)b’SiO(4−a’−b’)/2 (II)
式中、Rは上記定義と同様であり、
は、同一でも異なってもよく、水素原子又は置換若しくは非置換の、飽和若しくは不飽和の、一価の炭化水素基であり、炭化水素基中の炭素数が1〜30、好ましくは、6〜30であり、
a’は、0,1,2又は3、
b’は、0,1,2又は3、好ましくは、0又は1、
a’+b’の合計は3以下であり、
ただし、一般式(II)で表される単位の合計数に対して、一般式(II)の単位全体の0.01%未満、又は0.2%よりも多い、好ましくは、1%よりも多い、特に好ましくは、5%よりも多い単位においては、b’が0以外、好ましくは、1であり、一般式(II)の残りの単位においてはb’が0である。
必要であれば、
(E)アルカリ触媒又は酸触媒0〜5.0部。
必要であれば、
(F)ケイ素を含まない有機化合物0〜1,000部。
(ii)第1工程で調製された混合物の加熱前の粘度を、温度25℃、せん断速度1/sでコーンプレート粘度計を使用して測定し、少なくとも混合物の加熱前の粘度の50%未満、好ましくは40%未満、より好ましくは30%未満になるまで混合物を50〜250℃で加熱し続ける第2工程。
本発明の方法で製造される消泡剤の長所は、実質的に一定の低粘度であることと共に作用が大幅に改善される点である。例えば、乳化処理等の更なる処理における取扱を容易にするために、低粘度が消泡剤に必要とされることと共に、粘度が保存中に大きく変化しないことが重要である。すなわち、消泡剤はこの点においても安定である。粘度は、常温保存で、好ましくは、25%未満、より好ましくは10%未満となるまで改変される。
ヒドロキシ基又はアルコキシ基を含むシロキサン単位を少量だが所定の割合で含むポリオルガノシロキサン(A)が使用され、温度25℃、せん断速度1/sでコーンプレート粘度計を使用して測定した粘度が、加熱前粘度の50%未満、好ましくは40%未満、より好ましくは30%未満になるまで、ポリシロキサン及び親水性シリカの混合物が加熱された場合、親水性シリカを使用する消泡剤の製造方法が、より良好な作用、より低く且つ安定な粘度を有する製品を製造できることを先行技術から推定できなかった。
Rとしては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、1−n−ブチル基、2−n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基等のアルキル基;n−へキシル基、及び2‐エチルへキシル等のへキシル基;n−へプチル基等のへプチル基;n−オクチル基等のオクチル基、及び2,2,4-トリメチルペンチル基等のイソオクチル基;n−ノニル基等のノニル基;n−デシル基等のデシル基;n−ドデシル基等のドデシル基;n−オクタデシル基等のオクタデシル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロへプチル基、及びメチルシクロヘキシル基等のシクロアルキル基;ビニル基、5‐ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、1‐プロペニル基、アリル基、3‐ブテニル基、4‐ペンテニル基等のアルケニル基;エチニル基、プロパルギル基、1‐プロピニル基等のアルキニル基;フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基等のアリール基;o‐トリル基、m‐トリル基、p‐トリル基、キシリル基、及びエチルフェニル基等のアルカリル基;ベンジル基、α-フェニルエチル基、及びβ-フェニルエチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
置換基Rとしては、例えば、3,3,3‐トリフルオロ‐n‐プロピル基、2,2,2,2’,2’,2’−ヘキサフルオロイソプロピル基、ヘプタフルオロイソプロピル等のハロアルキル基、及びo‐クロロフェニル基,m‐クロロフェニル基、及びp‐クロロフェニル基等のハロアリール基、及びシアノエチル、グリシジルオキシプロピル、ポリアルキレングリコールプロピル、アミノプロピル、及びアミノエチルアミノプロピル基等の置換されたアルキル基等が挙げられる。
好ましくは、Rの80モル%よりも多くがメチル基である。
としては、上記に示すRの例示の直鎖状、又は分岐状アルキル基が挙げられる。
としては、上記に示すRの例示の直鎖状、又は分岐状アルキル基が挙げられる。
方法の第1工程で好適に使用されるポリオルガノシロキサン(A)は、直鎖状ポリジオルガノシロキサンであり、必要に応じて、RS3/2(Rは上記定義と同様)及びSiO単位を含む。ポリジオルガノシロキサン(A)は、好ましくは、RS3/2又はSiO4/2単位を最大で2%含む。
一般式(I)で表される単位からなるポリオルガノシロキサン(A)において、a+bの合計は、平均値が、好ましくは、1.5〜2.4、より好ましくは、1.8〜2.3、特に好ましくは1.9〜2.1である。
ポリオルガノシロキサン(A)は、以下の単位からなるポリオルガノシロキサンが挙げられる(パーセンテージは、ポリオルガノシロキサン(A)の単位の合計数に基づく)。
(A1):98.0% (CHSiO2/2
1.80% (CHSiO1/2
0.20% HO(CHSiO1/2又はOH(CH)SiO2/2
(A2):98.5% (CHSiO2/2
1.35% (CHSiO1/2
0.15% HO(CHSiO1/2又はOH(CH)SiO2/2
(A3):99.2% (CHSiO2/2
0.70% (CHSiO1/2
0.1% CHO(CHSiO1/2又はCHO(CH)SiO2/2
(A4):99.5% (CHSiO2/2
0.47% (CHSiO1/2
0.03% HO(CHSiO1/2又はOH(CH)SiO2/2
(A5):99.63% (CHSiO2/2
0.22% (CHSiO1/2
0.15% HO(CHSiO1/2又はOH(CH)SiO2/2
(A6):99.17% (CHSiO2/2
0.03% CHSiO3/2
0.72% (CHSiO1/2
0.08% HO(CHSiO1/2又はOH(CH)SiO2/2
(A7):98.769% (CHSiO2/2
0.03% CHSiO3/2
0.001% SiO4/2
1.08% (CHSiO1/2
0.12% HO(CHSiO1/2又はOH(CH)SiO2/2
(A8):99.80% (CHSiO2/2
0.01% CHSiO3/2
0.16% (CHSiO1/2
0.04% HO(CHSiO1/2又はOH(CH)SiO2/2
(A9):99.63% (CHSiO2/2
0.26% (CHSiO1/2
0.11% CO(CHSiO1/2,CO(CH)SiO2/2
HO(CHSiO1/2又はOH(CH)SiO2/2
(A10):98.0% (CHSiO2/2
0.01% CHSiO3/2
1.85% (CHSiO1/2
0.15% C17O(CHSiO1/2又はOH(CH)SiO2/2
ポリオルガノシロキサン(A)の粘度は、25℃で、好ましくは、10〜1,000,000mPa・s、より好ましくは、50〜50,000mPa・s、特に好ましくは、100〜20,000mPa・sである。
一般式(I)で表される単位からなるポリオルガノシロキサン(A)におけるSiが結合したRO基は、好ましくは、ヒドロキシ基、又は炭素数1〜4のアルコキシ基、例えば、CO基等が挙げられる。
Siが結合したRO基を含む一般式(I)で表される単位からなるポリオルガノシロキサン(A)は、Siが結合したR基及びSiが結合したRO基全体に対して、それぞれ、好ましくは、0.005〜0.099mol%、より好ましくは、0.01〜0.074mol%、特に好ましくは、0.02〜0.05mol%である。
ポリオルガノシロキサン(A)は、好ましくは、触媒重縮合、及び/又は平衡プロセスで調製され、使用される触媒は、シロキサンに対する酸性又は塩基性触媒のいずれかである。この種のポリオルガノシロキサンの調製は、一般式(I)で表される単位を含み、当業者に公知である。
方法の第1工程で使用されるシリカ(B)は、BET表面積が20〜1,000m/g、好ましくは50〜800m/g、より好ましくは80〜500m/gである親水性非晶質シリカが好ましい。この親水性シリカは、フュームドシリカ、又は沈降シリカであり、好ましくは粒径が10μm未満、及び凝集塊の径が100μm未満である。
シリカ(B)との組合せに、シリコーン樹脂(C)が使用できる。シリコーン樹脂(C)は、非線形構造のポリシロキサンであり、RSiO1/2(M)及びSiO4/2(Q)単位に加えてRSiO3/2(T)及びRSiO2/2(D)単位を含む。好ましくは、RSiO1/2(M)及びSiO4/2(Q)からなる樹脂を使用し、これらの樹脂は、MQ樹脂とも称する。Q単位に対するM単位のモル比は、好ましくは0.5〜2.0、より好ましくは0.6から1.0の状態である。更に、これらのシリコーン樹脂は、最大10重量%の遊離ヒドロキシ又はアルコキシ基を含む。
本発明の好適な一実施形態において、消泡剤は、成分(A)100部に対して、シリカ(B)を1〜5部、及びMQ樹脂(C)を5〜15部含む。
成分(D)としては、25℃で粘度が、好ましくは、100mPa・s〜1,000,000mPa・sであるポリジオルガノシロキサン等が使用される。これらのポリジオルガノシロキサンは、例えば、RSiO3/2(Rは上記定義と同様)又はSiO4/2単位を取り込むことで、分岐状となる。これらの分岐状又は一部架橋したシロキサンは、粘弾性特性を有する。ポリジオルガノシロキサン(D)は、好ましくは、RSiO3/2単位又はSiO4/2単位を最大で2%含む。
好適な一実施形態は、成分(D)として一般式(II)で表される単位からなるポリオルガノシロキサン0.1〜50部、より好ましくは、1〜25部、更により好ましくは、2〜15部が使用され、Rは、メチル基であり、Rは、炭素数6〜30の直鎖状及び/又は分岐状の炭化水素基であり、単位合計数に対して、一般式(II)の単位全体の1%〜10%、好ましくは、5%〜10%においては、b’が0以外、好ましくは、1であり、一般式(II)の残りの単位においては、b’が0である。ここで、b’は、好ましくは、平均値が0.005〜0.1、合計(a’+b’)は平均値が1.9〜2.1である。この種の製品は、例えば、25℃で粘度が好ましくは50〜50,000mPa・sのシラノール末端ポリジメチルシロキサンと、炭素数が6よりも多い脂肪族アルコール(例えば、イソトリデシルアルコール、n−オクタノール、ステアリルアルコール、4−エチル−ヘキサデカノール、又はエイコサノール等)とのアルカリ触媒による縮合により得られる。
触媒(E)は、方法の第1工程で加えることが出来る。アルカリ触媒としては、アルカリ金属及びアルカリ土類金属水酸化物、例えば、NaOH、KOH、CsOH、LiOH、及びCa(OH)等が挙げられる。酸性触媒としては、塩酸、硫酸、及びチッ化塩化燐等が挙げられる。
更なる成分(F)として、方法の第1工程、又は後で、好ましくは100℃よりも高い沸点を有する水不溶性有機化合物を加えることができる。そのような有機化合物は、例えば、鉱油、天然油、イソパラフィン、ポリイソブチレン、オキソ法によるアルコール合成の残留物、低分子量合成カルボン酸エステル、脂肪酸エステル、脂肪アルコール、低分子量アルコールエステル、フタル酸エステル、リン酸エステル、及びワックス等が挙げられる。有機化合物(F)は、ポリオルガノシロキサン(A)100部に対して、好ましくは、0〜200部が使用される。
本発明の消泡剤の製造の更なる成分として、成分(A)100部に対して、直鎖状及び分岐状の少なくとも1つのポリエーテル部分を有する変性ポリシロキサンを、好ましくは、1〜50部で、任意に加えることができる。この種のポリエーテル変性ポリシロキサンは、例えば、欧州特許出願公開第1076073A号明細書に開示されるように公知である。
成分(A),(B),(C),(D)、必要であれば、更に(E)及び(F)等の成分の混合は、不連続的、又は連続的に、単純な攪拌、混練、及び/又はコロイドミル、溶解機、又はロータステータホモジナイザーで高いせん断力の使用により行われ、撹拌等の混合、及び/又は均一化により、好ましくは少なくとも0.1kJ/kg、より好ましくは、1〜10,000kJ/kg、更により好ましくは、5〜1,000kJ/kgのエネルギーが入力される。
この混合は、高分散フィラーに存在する空気を取り込まないように減圧下で行ってもよい。
方法の第2工程において、混合物は、好ましくは、100〜200℃に加熱される。加熱段階で継続して混合及び/又は均一化されてもよい。加熱は、不活性ガス(ヘリウム、アルゴン、又は窒素)下、減圧下、又は空気存在下で行われてもよい。
本発明の方法の一部として、成分(A),(B),(C),(D)及び更なる成分は、高温で混合できる。すなわち、方法の第1及び第2工程に対して、全体的に又は部分的に同時に実施できる。
混合物は、第1工程で製造される加熱前の混合物の粘度に対して、粘度が40%未満、特に5%〜25%になるまで加熱されるのが好ましい。ここで、粘度は、コーンプレート粘度計を使用してせん断速度1/sで測定された粘度として定義される。
反応は、KOH等の触媒を加える、又はシラン、若しくはシラザンを加えることで、補助可能である。
本発明により製造される消泡剤は、高作用で保存中の粘性が一定であることに注目すべきである。
本発明により製造される消泡剤は、粉末、若しくはエマルジョンとして、メチルエチルケトン若しくはtert−ブタノール等の適切な溶媒中に溶解されて、発泡液に直接加えることができる。
エマルションの調製に必要とされる乳化剤は、陰イオン、陽イオン、又は非イオン性であってもよく、これらが安定なシリコーンエマルションの調製に用いられることは、当業者には公知である。ソルビタン脂肪酸エステル、エトキシ化ソルビタン脂肪酸エステル、エトキシ化脂肪酸、直鎖状または分岐状の、炭素数10〜20のエトキシ化アルコール及び/又はグリセロールエステル等の少なくとも1つの非イオン性乳化剤が内部に存在する場合に、好ましくは、乳化剤混合物が使用される。更に、ポリアクリル酸、ポリアクリレート等の増粘剤、カルボキシメチルセルロース及びヒドロキシエチルセルロース等のセルロースエーテル、キサンタンガム、ポリウレタン等の天然ゴム、防腐剤、及び当業者に公知の一般的な添加剤として知られる化合物を加えることができる。
シリコーンエマルションの調製技術は公知である。一般的に、調製は、構成要素を全て一緒に単純に撹拌し、必要に応じて、その後、ロータステータホモジナイザー、コロイドミル、ジェット分散機、又は高圧ホモジナイザーを使用して混合物を均質化する。
本発明により製造される消泡剤は、また、更に流動性粉末に処理可能である。これらの粉末は、好ましくは、例えば、粉末状洗濯洗剤の使用に関連する。これらの粉末消泡剤は、例えば、2〜20重量%の消泡剤を含む。使用するキャリアは、例えば、ゼオライト、硫酸ナトリウム、セルロース誘導体、尿素、糖等が挙げられる。更に、粉末消泡剤として可能な構成要素は、例えば、欧州特許第887097A号明細書、及び欧州特許第1060778A号明細書に開示される種類のワックス、有機ポリマー等が挙げられる。これらの粉末は、噴霧乾燥、又は集塊粒状化等の当業者に公知の方法により製造される。
本発明により製造される消泡剤は、支障のある発泡を抑制するときに使用できる。これは、例えば、タール蒸留、又は石油精製等の非水系における場合である。本発明の消泡剤は、水溶性界面活性剤系での発泡制御に特に適しており、低い割合の添加で、より高いレベルで長期間持続する作用のため、先行技術の消泡剤とは異なる用途に用いられる。
本発明の消泡剤は、家庭又は工業における排水、高速で撹拌された液体、蒸留、洗浄、着色、若しくは仕上げ作業に対する消泡と、化学的消化、化学合成及びセルロース製造等の変換作業、製紙、又は石油精製(精錬)に対する消泡と、発酵作業での消泡と、分散調製での消泡と、スプレー、化粧品、薬等の処方製品、又は分注中に発生する泡の調製又は使用時の消泡とのいずれかに使用できる。
<実施例>
以下に示す「部」は、(特に明示しない限り)全て重量に基づく。粘度は、25℃、せん断速度1/sで測定された値である。
消泡剤作用試験
1.消泡度指数(antischaumkennzahl)AFI
試験される消泡剤10mg(10倍量のメチルエチルケトンに溶解)を含むアルキルスルホン酸ナトリウム(Mersolat(R))4重量%の水溶液200mlを独国特許出願公開第2551260号明細書に開示される装置で、2つの対向回転する撹拌機を使用して1分間泡立てた。次に、泡の分解を記録した。時間に対する泡高さをプロットした範囲から消泡度指数を算出した。数値が低いほど、消泡剤はより効果的であった。
2.撹拌試験
消泡剤を含まないアルカリ性粉末洗剤1重量%を含む溶液300mlを、撹拌速度1,000rpmで5分間泡立てた。次に、メチルエチルケトン溶液中の消泡剤10重量%溶液100μlを加えて、25分間以上継続的に撹拌した。反応時間中、泡高さが記録された。
作用の測定結果として、2〜3分後の消泡剤を含まない泡高さに対する平均泡高さが、算出された。得られる数値が低いほど、消泡剤はより効果的であった。
下記実施例において、単位の%は、全てのシロキサン中のシロキサンの合計数に対して対応するシロキサン単位の割合を意味する。
(実施例1)
(CHSiO2/2単位99.2%と(CHSiO1/2単位0.8%とからなり、ポリジメチルシロキサン単位全体の0.03%がSi修飾エトキシ基を有するポリジメチルシロキサン(A)91部と、BET表面積が200m/gである親水性フュームドシリカ(B)4.5部と、(CHSiO2/2単位92%と(CH(OH)SiO1/2単位8%とからなるポリジメチルシロキサン(D)4.5部とをディスク型溶解機を使用して密接に混合した。この混合物の粘度は200,000mPa・sであった。
そして、この混合物は、150℃で4時間加熱され、その間に粘度が30,100mPa・sとなるまで、すなわち、混合物の初期粘度に対して15%となるまで低下した。
この混合物を用いて撹拌試験(試験2)を行い、泡高さは30となった(表1)。従って、消泡剤は、非常に効果的であった。
そして、得られた消泡剤の安定性を試験した。この試験結果を表1にまとめる。
(比較実施例C1)
(CHSiO2/2単位99.2%と(CHSiO1/2単位0.8%とからなり、ケイ素結合するOR基が検出されないポリジメチルシロキサン91部と、BET表面積が200m/gである親水性フュームドシリカ(B)4.5部と、(CHSiO2/2単位92%と(CH(OH)SiO1/2単位8%とからなるポリジメチルシロキサン(D)4.5部とをディスク型溶解機を使用して密接に混合した。この混合物の粘度は124,000mPa・sであった。
そして、この混合物は、150℃で4時間加熱され、その間に粘度が70,000mPa・sとなるまで、すなわち、混合物の初期粘度に対して56%となるまで低下した。
得られた消泡剤を用いて撹拌試験(試験2)を行い、泡高さは75となった(表1)。従って、消泡剤は、不活発で不十分な作用であった。
得られた消泡剤の安定性を試験した。この試験結果を表1にまとめる。
(実施例2)
(CHSiO2/2単位99.2%と(CHSiO1/2単位0.8%とからなり、ポリジメチルシロキサン単位全体の0.08%がケイ素に結合するヒドロキシ基(Si−OH)を有するポリジメチルシロキサン(A)100部と、BET表面積が200m/gである親水性フュームドシリカ(B)5部と、(CHSiO2/2単位92%と(CH(OH)SiO1/2単位8%とからなるポリジメチルシロキサン(D)5部とをディスク型溶解機を使用して密接に混合した。この混合物の粘度は55,000mPa・sであった。
そして、この混合物は、150℃で7時間加熱され、その間に粘度が5,600mPa・sとなるまで、すなわち、混合物の初期粘度に対して10%となるまで低下した。
消泡度指数AFIが確認された。結果を表1にまとめる。
得られた消泡剤の安定性を試験した。同様に、この試験結果を表1にまとめる。
(比較実施例C2)
ケイ素結合するOR基が検出されない(CHSiO2/2単位99.2%と(CHSiO1/2単位0.8%とからなるポリジメチルシロキサン100部と、BET表面積が200m/gである親水性フュームドシリカ(B)5部と、(CHSiO2/2単位92%と(CH(OH)SiO1/2単位8%とからなるポリジメチルシロキサン(D)5部とをディスク型溶解機を使用して密接に混合した。この混合物の粘度は48,000mPa・sであった。
そして、この混合物は、150℃で7時間加熱され、その間に粘度が32,500mPa・sとなるまで、すなわち、混合物の初期粘度に対して68%となるまで低下した。
消泡度指数AFIが確認された。結果を表1にまとめる。
得られた消泡剤の安定性を試験した。同様に、この試験結果を表1にまとめる。
実施例2で製造された本発明の消泡剤のAFIは、比較実施例2の本発明でない消泡剤のAFIの50%もなく、これは、明らかに、本発明の消泡剤の作用が2倍であることを意味する。どちらの場合における成分(D)も、Siが結合されたOH基が高い割合で導入され、その結果、成分(A)のSiOHが少量でも効果があることが予想外であった。本発明の実施例1の消泡剤もまた、撹拌試験の比較実施例1と比較して泡高さが半分未満であることから、際立って効果的であることが分かる。
本発明により製造された消泡剤は、安定性が優れていた。保存中の粘度は、加熱後の粘度から10%未満だけ変化した。一方、本発明の消泡剤でない比較実施例の場合は、粘度の変化がより大きかった。
(実施例3)
(CHSiO単位99.5%と(CH)SiO1/2単位0.5%とからなり、ポリジメチルシロキサン単位全体の0.07%がヒドロキシ基(Si−OH)を有するポリジメチルシロキサン(A)89.3部と、BET表面積が300m/gである親水性フュームドシリカ(B)5部と、炭素数20の末端アルキル基を有するポリジメチルシロキサン(D)3部と、実質的に一般式(RSiO)0.5で表される単位とSiO単位とからなるシリコーン樹脂(C)2部と、20%メタノールKOH(E)0.7部とをディスク型溶解機を使用して密接に混合した。この混合物の粘度は188,000mPa・sであった。
そして、この混合物は、150℃で4時間加熱され、その間に粘度が27,200mPa・sとなるまで、すなわち、混合物の初期粘度に対して14%となるまで低下した。
得られた消泡剤の消泡度指数AFI、撹拌試験、及び安定性を試験した。同様に、この試験結果を表2にまとめる。
(比較実施例C3)
ケイ素結合するOR基が検出されない、(CHSiO単位99.5%と(CHSiO0.5単位0.5%とからなるポリジメチルシロキサン89.3部と、BET表面積が300m/gである親水性フュームドシリカ(B)5部と、炭素数20の末端アルキル基を有するポリジメチルシロキサン(D)3部と、実質的に一般式で表される(RSiO)0.5単位とSiO単位とからなるシリコーン樹脂(C)2部と、20%メタノールKOH(E)0.7部とをディスク型溶解機を使用して密接に混合した。この混合物の粘度は31,300mPa・sであった。
そして、この混合物は、150℃で4時間加熱され、その間に粘度が28,670mPa・sとなるまで、すなわち、混合物の初期粘度に対して92%となるまで低下した。
得られた消泡剤の消泡度指数AFI、撹拌試験、及び安定性を試験した。同様に、この試験結果を表2にまとめる。
(実施例4)
(CHSiO単位99.5%と(CH)SiO単位0.5%とからなり、ポリジメチルシロキサン単位全体の0.030%がヒドロキシ基(Si−OH)を有するポリジメチルシロキサン(A)89.3部と、BET表面積が300m/gである親水性フュームドシリカ(B)5部と、炭素数20の末端アルキル基を有するポリジメチルシロキサン(D)3部と、実質的に一般式(RSiO)0.5で表される単位とSiO単位とからなるシリコーン樹脂(C)2部と、20%メタノールKOH(E)0.7部とをディスク型溶解機を使用して密接に混合した。この混合物の粘度は205,000mPa・sであった。
そして、この混合物は、150℃で4時間加熱され、その間に粘度が27,000mPa・sとなるまで、すなわち、混合物の初期粘度に対して13%となるまで低下した。
得られた消泡剤の消泡度指数AFI、撹拌試験、及び安定性を試験した。同様に、この試験結果を表2にまとめる。
(比較実施例C4)
(CHSiO単位100%からなり、ポリジメチルシロキサン単位全体の0.9%がヒドロキシ基(Si−OH)を有するポリジメチルシロキサン89.3部と、BET表面積が300m/gである親水性フュームドシリカ(B)5部と、炭素数20の末端アルキル基を有するポリジメチルシロキサン(D)3部と、実質的に一般式(RSiO)0.5で表される単位とSiO単位とからなるシリコーン樹脂(C)2部と、20%メタノールKOH(E)0.7部とをディスク型溶解機を使用して密接に混合した。この混合物の粘度は846mPa・sであった。
そして、この混合物は、150℃で4時間加熱され、その間に粘度が565mPa・sとなるまで、すなわち、混合物の初期粘度に対して67%となるまで低下した。
得られた消泡剤の消泡度指数AFI、撹拌試験、及び安定性を試験した。同様に、この試験結果を表2にまとめる。
混合物は、保存中において安定しなかった。固体沈殿のため不均一となり、従って、不安定であった。
(比較実施例C5)
比較実施例C3〜C4で使用したポリジメチルシロキサン混合物は、すなわち、ケイ素結合するOR基が検出されない、(CHSiO単位99.5%と(CHSiO0.5単位0.5%とからなるポリジメチルシロキサンと、(CHSiO単位100%からなり、ケイ素結合ヒドロキシ基(Si−OH)を0.9%有するポリジメチルシロキサンとの混合物であった。この混合物のポリジメチルシロキサン単位全体の0.03%がケイ素結合ヒドロキシ基(Si−OH)を有するように調製されるポリジメチルシロキサン混合物89.3部と、BET表面積が300m/gである親水性フュームドシリカ(B)5部と、炭素数20の末端アルキル基を有するポリジメチルシロキサン(D)3部と、実質的に一般式(RSiO)0.5で表される単位とSiO単位とからなるシリコーン樹脂(C)2部と、20%メタノールKOH(E)0.7部とをディスク型溶解機を使用して密接に混合した。この混合物の粘度は420,000mPa・sであった。
そして、この混合物は、150℃で4時間加熱され、その間に粘度が350,000mPa・sとなるまで、すなわち、混合物の初期粘度に対して83%となるまで低下した。
得られた消泡剤の消泡度指数AFI、撹拌試験、及び安定性を試験した。同様に、この試験結果を表2にまとめる。
混合物は保存中にゲル化するため不安定であった。
*粘度は測定不可能
本発明の消泡剤(表2)は、粘度が不安定であり、固体沈殿を生じ、又はゲル化する本発明でない消泡剤と比較して、AFI及び撹拌試験に関して、より効果的なだけでなく、良好な安定性を有する。本発明により製造された消泡剤の粘度は、常温で3ヶ月以上かけて保存しても10%未満しか変わらなかった。
(実施例3)
(CHSiO単位99.5%と(CH SiO1/2単位0.5%とからなり、ポリジメチルシロキサン単位全体の0.07%がヒドロキシ基(Si−OH)を有するポリジメチルシロキサン(A)89.3部と、BET表面積が300m/gである親水性フュームドシリカ(B)5部と、炭素数20の末端アルキル基を有するポリジメチルシロキサン(D)3部と、実質的に一般式(RSiO)0.5で表される単位とSiO単位とからなるシリコーン樹脂(C)2部と、20%メタノールKOH(E)0.7部とをディスク型溶解機を使用して密接に混合した。この混合物の粘度は188,000mPa・sであった。
そして、この混合物は、150℃で4時間加熱され、その間に粘度が27,200mPa・sとなるまで、すなわち、混合物の初期粘度に対して14%となるまで低下した。
得られた消泡剤の消泡度指数AFI、撹拌試験、及び安定性を試験した。同様に、この試験結果を表2にまとめる。
(実施例4)
(CHSiO単位99.5%と(CH SiO 1/2 単位0.5%とからなり、ポリジメチルシロキサン単位全体の0.030%がヒドロキシ基(Si−OH)を有するポリジメチルシロキサン(A)89.3部と、BET表面積が300m/gである親水性フュームドシリカ(B)5部と、炭素数20の末端アルキル基を有するポリジメチルシロキサン(D)3部と、実質的に一般式(RSiO)0.5で表される単位とSiO単位とからなるシリコーン樹脂(C)2部と、20%メタノールKOH(E)0.7部とをディスク型溶解機を使用して密接に混合した。この混合物の粘度は205,000mPa・sであった。
そして、この混合物は、150℃で4時間加熱され、その間に粘度が27,000mPa・sとなるまで、すなわち、混合物の初期粘度に対して13%となるまで低下した。
得られた消泡剤の消泡度指数AFI、撹拌試験、及び安定性を試験した。同様に、この試験結果を表2にまとめる。
*粘度は測定不可能
本発明の消泡剤(表2)は、粘度が不安定であり、固体沈殿を生じ、又はゲル化する本発明でない消泡剤と比較して、AFI及び撹拌試験に関して、より効果的なだけでなく、良好な安定性を有する。本発明により製造された消泡剤の粘度は、常温で3ヶ月以上かけて保存しても10%未満しか変わらなかった。
(実施例5)
(CH SiO単位99.5%と(CH SiO 1/2 単位0.5%とからなり、ポリジメチルシロキサン単位全体の0.050%がヒドロキシ基(Si−OH)を有するポリジメチルシロキサン(A)90部と、BET表面積が400m /gである親水性フュームドシリカ(B)5部と、実質的に一般式(R SiO) 0.5 で表される単位とSiO 単位とからなるシリコーン樹脂(C)5部とをディスク型溶解機を使用して密接に混合した。そして、この混合物は、150℃で4時間加熱された。得られた消泡剤は、粘度が5,070mPa・s(25℃)であり、消泡度指数AFIを試験した。数値が低いほど、消泡剤はより効果的であった(「消泡度指数AFI」は明細書15頁、最後から2番目の段落を参照)。この試験結果を表3にまとめる。
(比較実施例C6)
ケイ素結合するOR 基が検出されない、(CH SiO単位99.5%と(CH SiO 1/2 単位0.5%とからなるポリジメチルシロキサン90部と、BET表面積が400m /gである親水性フュームドシリカ(B)5部と、実質的に一般式(R SiO) 0.5 で表される単位とSiO 単位とからなるシリコーン樹脂(C)5部とをディスク型溶解機を使用して密接に混合した。そして、この混合物は、150℃で4時間加熱された。得られた消泡剤は、粘度が4,940mPa・s(25℃)であり、消泡度指数AFIを試験した。この試験結果を表3にまとめる。
実施例5と比較実施例C6との比較から、実施例5のAFIが比較実施例C6のAFIよりも低いので、(成分(D)がなくても)本発明の消泡剤の優れた効果が明らかである。
*粘度は測定不可能
本発明の消泡剤(表2)は、粘度が不安定であり、固体沈殿を生じ、又はゲル化する本発明でない消泡剤と比較して、AFI及び撹拌試験に関して、より効果的なだけでなく、良好な安定性を有する。本発明により製造された消泡剤の粘度は、常温で3ヶ月以上かけて保存しても10%未満しか変わらなかった。

Claims (8)

  1. (i)下記(A)〜(F)を混合する第1工程
    (A)一般式(I)で表される単位からなる少なくとも1つのポリオルガノシロキサン100部
    (RO)SiO(4−a−b)/2 (I)
    式中Rは、同一でも異なってもよく、水素又は置換若しくは非置換の、飽和若しくは不飽和の、炭素数が1〜30の一価の炭化水素基であり、
    は、同一でも異なってもよく、水素原子又は置換若しくは非置換の、飽和若しくは不飽和の、1〜30の一価の炭化水素基であり、
    aは、0,1,2又は3、
    bは、0,1,2又は3、
    a+bの合計は3以下であり、
    ただし、一般式(I)で表される単位の合計数に対して、一般式(I)の単位全体の0.01%〜0.2%の単位においては、bが0以外であり、一般式(I)の残りの単位においてはbが0である、
    (B)BET表面積が20〜1,000m/gである、少なくとも1つの非晶性シリカ、親水性シリカ、沈降性シリカ又はヒュームドシリカ0.1〜100部、
    (C)実質的に一般式RSiO1/2で表される単位とSiO4/2の単位とからなるシリコーン樹脂(Rは上記定義と同様)0〜50部、
    (D)一般式(II)で表される単位からなるポリオルガノシロキサン0〜200部
    a’(RO)b’SiO(4−a’−b’)/2 (II)
    式中、Rは上記定義と同様であり、
    は、同一でも異なってもよく、水素原子又は置換若しくは非置換の、飽和若しくは不飽和の、1〜30の一価の炭化水素基であり、
    a’は、0,1,2又は3、
    b’は、0,1,2又は3、
    a’+b’の合計は3以下であり、
    ただし、一般式(II)で表される単位の合計に対して、一般式(II)の単位全体の0.01%未満、又は0.2%よりも多い単位においては、b’が0以外であり、一般式(II)の残りの単位においてはb’が0である、
    必要であれば、
    (E)アルカリ触媒又は酸触媒0〜5.0部、
    必要であれば、
    (F)ケイ素を含まない有機化合物0〜1,000部、及び
    (ii)前記第1工程で調製された混合物の加熱前の粘度を、温度25℃、せん断速度1/sでコーンプレート粘度計を使用して測定し、少なくとも混合物の加熱前の粘度の50%未満になるまで前記混合物を50〜250℃で加熱し続ける第2工程
    を含む親水性シリカを使用する消泡剤の製造方法。
  2. 一般式(I)で表される単位の合計数に対して、一般式(I)の単位全体の0.02%〜0.15%は、bが1であり、一般式(I)の残りの単位はbが0である請求項2に記載の方法。
  3. ポリオルガノシロキサン(A)におけるRO基は、ヒドロキシ基である請求項1及び2のいずれかに記載の方法。
  4. ポリオルガノシロキサン(D)におけるRO基は、炭素数1〜30のアルコキシ基である請求項1から3のいずれかに記載の方法。
  5. ポリオルガノシロキサン(A)100部に対して、ポリオルガノシロキサン(D)の0.1〜50部が使用され、ポリオルガノシロキサン(D)において、Rは、炭素数6〜30の直鎖状及び/又は分岐状の炭化水素基である請求項1から4のいずれかに記載の方法。
  6. 100℃よりも高い沸点を有する水不溶性有機化合物は、ケイ素を含まない有機化合物(F)として使用される請求項1から5のいずれかに記載の方法。
  7. 消泡作用を有する溶液、粉末、エマルション、及び分散体のいずれかを調製するために、請求項1から6のいずれかの方法により調製される消泡剤の使用。
  8. 家庭又は工業における排水、高速で撹拌された液体、蒸留、洗浄、着色、若しくは仕上げ作業に対する消泡と、化学的消化、化学合成及びセルロース製造等の変換作業、製紙、又は石油精製(精錬)に対する消泡と、発酵作業での消泡と、分散調製での消泡と、スプレー、化粧品、薬、塗料、インク等の処方製品、又は分注中に発生する泡の調製又は使用時の消泡とのいずれかに使用できる請求項1から7のいずれかに記載の方法により調製される消泡剤の使用。
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